高效節水灌溉在重慶萬州區的應用

張洋榕

（重慶市創盛工程咨詢有限公司，重慶 401120）

1 高效節水灌溉發展情況及取得的主要成效

高效節水主要包括管道輸水灌溉、噴灌和微灌三種形式，據測算，與傳統地面灌溉相比，低壓管灌節水20%，噴灌節水30%，微灌節水35%。高效節水灌溉實施后，會使農業向高效化、集約化轉變，可帶來巨大的節地節工效益。管道輸水灌溉畝均節約耕地3%，節工30%；噴灌畝均節約耕地7%，節工50%；微灌畝均節約耕地10%，節工50%。同時，采取科學的灌溉方法，有利于農作物生產和產業結構調整，提高土地的綜合生產能力。

長期以來，農業和農村生活用水占全國用水總量的絕大部分。但是，隨著工業化和城鎮化的推進，這個比重在逐漸下降。而在未來，農業不可能再獲取更多的水資源，發展高效灌溉農業勢在必行。多年來，重慶市除了渝中區外，其余區縣都開展了不同形式的節水灌溉工作。

重慶市全市多為山區丘陵地貌，渝東北、渝東南大部分地區均為盆緣山區地形地貌，表現為水田少旱地多、耕地零星分布、整體地形落差大、水源工程少等多種山區耕地情況。本文以重慶市萬州區為例，研究如何在山區耕地開展節水灌溉工作。

近年來，重慶市萬州區堅持把高效節水灌溉當作一項革命性措施來抓，緊緊圍繞全區農業結構調整的需要，因地制宜，大力發展高效節水灌溉工程，取得了良好的效果。2010 年萬州區耕地面積106.97萬畝，現有節水灌溉面積15.55萬畝，其中噴、微灌面積0.45 萬畝，管道輸水灌溉面積1.60 萬畝，防滲渠道灌溉面積13.50萬畝。中高效節水灌溉面積2.05 萬畝，其中管道輸水灌溉面積1.60 萬畝、噴灌面積0.05 萬畝、微灌面積0.40 萬畝，產生了良好的經濟效益。中高效節水灌溉受農民歡迎，發展速度較快，前景十分廣闊。2008—2010年間建成高效節水灌溉面積0.57萬畝，投資905萬元。

雖然萬州區的高效節水灌溉實踐起步晚、起點低，但成果顯著。一是實現了節水增產的目的，帶來巨大的節地節工效益，同時促進農業增產。二是實現了由被動抗旱向主動抗旱的轉變。2006年，萬州區遭受連旱，但在高效節水灌溉項目區，由于采用了管灌、噴灌等高效節水灌溉技術，大大緩解了水資源嚴重短缺的現象，提高了灌溉水利用系數。三是起到了示范、帶動作用。項目區建設在提高干部群眾對高效節水灌溉方式、推廣先進高效節水灌溉技術方面發揮了積極作用。四是增加了農民收入，加快了項目區脫貧致富的步伐。萬州區干旱嚴重，可供水量貧乏，是當地群眾貧困的最主要原因之一，充分利用現有水資源，大力發展高效節水灌溉是當地群眾脫貧致富的有效途徑。

2 發展布局及重點

萬州區東鄰云陽，南接湖北省利川和重慶市石柱縣，西依梁平、忠縣，北靠四川省開江縣，山地、丘陵、河谷等地形俱全，水土資源差異較大，同時各地的農村經濟條件、農業結構等各有特點，本著“區別差異性、歸納相似性、照顧行政區界”的原則，確定高效節水灌溉發展的重點區域、節水分區及建設模式。萬州區高效節水灌溉發展將以特色農業主產區為重點，同時兼顧城區生態環境治理，配套設施農業、特色農業的高效節水灌溉工程。高效節水灌溉以管道輸水為主，結合噴灌、微灌工程。主要涉及8 大片區：朱家溝水庫片區、鐵峰片區、長池水庫片區、東橋水庫片區、響水片區、東峽水庫片區、楓香坪水庫片區、分水片區。以朱家溝水庫片區為例，片區規劃年灌溉面積見表1。

表1 朱家溝水庫片區規劃年灌溉面積成果表 畝

2.1 設計保證率

灌區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，降雨豐沛，但年內分配不均，伏旱嚴重而頻繁，灌溉水源為水庫水，根據《噴灌工程技術規范》（GB/T50085-2007）的有關規定，確定灌溉設計保證率采用P=85%。

2.2 種植作物

（1）傳統作物。灌區種植業結構調整后，灌區內種植的糧食作物以水稻為主，次為小麥、玉米，薯類少量種植土豆、紅苕；經濟作物可大規模種植油菜。種植模式為：①一季田（中稻—休閑）；②兩季田（油菜—中稻）；③兩季地（小麥—玉米、紅苕，油菜—玉米、紅苕）。

（2）新型農業作物。以經濟林木和專用基地為主，種植模式為：①專用田（茶葉基地、中藥材基地、蔬菜基地）；②專用土（柑桔基地、葡萄基地、苗木基地、檸檬基地、龍眼荔枝基地、茶葉基地、中藥材基、獼猴桃基地、花卉基地、蔬菜基地等）。

灌區內農作物種植類較多，且受灌溉試驗研究資料限制，根據本灌區的特點，傳統作物僅選取播種面積較大的水稻、玉米、小麥、土豆、紅苕、油菜等具有代表性的農作物進行種植結構面積規劃。

2.3 灌溉制度設計

2.3.1 灌區劃分

灌區內的氣象水文、地形地勢、土壤類別、農作物組成、耕作習慣及水利條件等均較類似，擬將灌區劃為兩個區域進行灌溉制度設計，設計總灌面積為1.17 萬畝，其中農業結構調整灌溉面積0.585 萬畝。

2.3.2 節水灌溉措施與灌水技術

按照建設節約型社會和灌區農業發展規劃要求，農業灌溉應充分依靠科學技術，為確保糧食產量穩定增長和充分利用有限的水利資源，對農作物均考慮節水灌溉措施。灌區采用《噴灌工程技術規范》（GB/T50085-2007）節水噴灌技術。

2.3.3 主要依據及分析資料

根據灌溉制度設計的具體要求，本階段收集了灌區內龍寶氣象站1970—2005年共36年的逐日系列降雨、蒸發資料，以及萬州農業區劃、土地利用現狀、水資源中長期規劃，萬州區農業和農村經濟發展規劃等有關資料為灌溉制度設計基礎資料。

2.3.4 主要作物單項定額分析計算

按照《灌溉與排水工程設計標準》（GB/T50288-2018）的有關規定，在降雨、蒸發資料較為充分及有關參數確定后，采用水量平衡法逐時段進行計算、分析中稻歷年灌溉定額。旱作物通過典型調查擬定土壤計劃濕潤層深、適宜含水量、作物需水系數等主要參數后，按水量平衡法計算歷年灌溉定額。

2.3.5 節水灌溉灌水定額設計

灌水定額據項目區實際條件及基礎資料，按《噴灌工程技術規范》（GB/T50085-2007）的有關規定計算確定。低壓管道水利用系數η=0.85。

經計算，灌區多年平均P=85%、典型年毛用水量見表2。

表2 朱家溝水庫片區歷年主要作物設計灌水定額及灌水量表

2.3.6 灌溉工作制度

為有效利用系統設備，減少工程投資，該示范區擬采用分組輪灌工作制度。毛管為單行直線布置，毛管和旋轉噴頭間距均取20.0 m，微噴頭間距均取12 m。

（1）一次灌水延續時間。傳統農作物和果樹林木一次灌水延續時間為5.42 h，苗木基地一次灌水延續時間為8.04 h。

（2）輪灌組數。按分組數和作物需水要求，據當地實際確定固定管道噴灌系統一天運行時間為12 h。

3 高效節水灌溉工程設計

高效節水灌溉工程共涉及3 種節水灌溉方式：低壓管道灌溉、噴灌、滴灌，其中朱家溝水庫片區11 700畝（低壓管道灌溉4700 畝、噴灌3000 畝、滴灌4000畝）。由于項目區位于山區，大部分田的坡度利于田間排洪。本次除局部位置外不單獨設計排洪溝。

（1）低壓管道灌溉。管道灌溉區主要布局于蔬菜以及大田農業區，單片控制面積以200～300畝為宜，取水水源為山坪塘、蓄水池或小型水庫。設計提水泵站將山坪塘或水庫水源提至項目區制高點。干管沿各坡頂布置，支管垂直干管布置，支管上設給水栓，給水栓縱橫間距40～50 m，采用連接軟管（長20～25 m）對苗木進行灌溉。

（2）噴灌。噴灌區主要布局于中藥材種植基地等設施農業區，每200～300 畝為一個噴灌片區。取水水源為項目區山坪塘、蓄水池或小型水庫。設計以渠道輸水至項目區，配套建設加壓泵房和水池。泵房內設水泵1～2 臺及各種控制、量測閥門。干管沿山脊布置，支管垂直干管布置，支管上安裝1.5 m高PVC豎管（埋入地下0.6 m，露出地面0.9 m），豎管上安裝噴頭。干管、支管均采用PE 管；支管、噴頭間距為10～15 m，噴頭組合形式為正方形布置，工作壓力300 kPa，設計流量1.8 m3/h，噴頭射程10～15 m。

（3）滴灌。滴灌區主要布局于蔬菜、果木種植基地等設施農業區，每200～300畝為一個滴灌片區。取水水源為項目區山坪塘、蓄水池或小型水庫。設計以渠道輸水至項目區，配套建設加壓泵房和水池。泵房內設水泵1～2 臺及各種控制、量測閥門。干管沿山脊布置，支管垂直干管布置，毛管采用滴灌帶，每根滴灌帶長50 m，滴灌帶上的灌水器選用壓力補償式滴頭，滴頭額定工作壓力為10 m，額定流量4.0 L/s，滴頭間距為0.5 m。

5 工程建設管理及運行管護

5.1 工程管理

為改進并完善灌溉用水管理，合理調度灌溉水資源，科學有效地保證用水計劃的實施，提高經營管理水平，為按量計征水費提供準確的依據，并為今后編制用水計劃積累資料，實現農業生產增收節水的目標，規劃在支渠進口處均布設量水設施，以利于隨時觀測各段的引水量，用以指導配水。

（1）編制年度用水計劃。由于高標準節水灌溉方式不同，灌區各種作物的生育期也不盡相同，特別是作物結構和種植面積差異較大，用水計劃原則上是根據各種作物面積、結構和各階段的需水要求以及灌溉制度、設計灌水定額、灌水周期、歷年運行經驗、水源供水等情況進行編制。①分析水源情況。運行管理單位應在灌期之前，根據歷年河流的年、月、旬平均來水量，確定河水的年內徑流量及月、旬分配，繪制供水水量或流量過程曲線，并要分析水源的水質情況，以便能夠滿足高標準節水灌溉的要求。②編制水源供水計劃。運行管理單位負責供水計劃的編制，首先預測出全年各時期水源的來水量和灌區用水量，進行供水與需水平衡計算，初步確定當年的灌溉面積、引水時間、各時期內的引水量、引水天數和流量。然后根據河道的實際引水，及時地進行合理的調整。

（2）編制灌區配水計劃。編制配水計劃，就是在灌區引水時間、引水水量都確定的情況下，擬定每次向各干、支管分配的水量，配水方式、配水流量或是配水順序及時間。在確定上述情況后，編制配水計劃表格。在表格中詳細列出灌水次數、日期、歷時、配水方式、干、支管流量等情況。

（3）實行計劃用水與定額配水。計劃用水與定額配水，就是有計劃地進行引水、配水和灌水，適時適量滿足作物對水的需要，是灌區水管工作的中心。定額供水是計劃用水、按方收費的必然產物。推行計劃用水和定額供水，必須實行按方收費，做到合理負擔，講究成本、提高利潤，更好地調動節約用水的積極性。

（4）水源和管系的工程管理。①水源工程必須按年用水計劃和作業計劃規定的供水量及供水時間保證供水，水質應符合設計規定標準；②每年噴灌前，應對輸水暗管、集水池全面檢查，清淤除障，修復損壞部位，保證暢通無阻；③噴灌季節結束時，應排除輸水暗管中余水，封堵進水口及檢查井，防止凍脹破壞及雜物進入管內；④每年噴灌季節前，應對地埋壓力管道進行檢查，試水、量水、測壓設備要完善。

（5）田間噴灌設備管理制度。①檢查管道是否良好，配件是否齊全，不得摔砸，以免損壞。②噴頭要檢查規格、型號是否正確，有無破損，轉動是否靈活，配件是否齊全支架要保證穩固，噴槍和支架連接要密封，不得漏水。對于運行中出現的問題要及時檢查，對設備出現毛病后要及時修理更換。③給水閥門開啟、關閉的速度要掌握合適，盡量避免產生水錘壓力而爆破管道，據已建成的噴灌運行經驗，要求關閉閥門時間不得少于30 s。

5.2 工程運行監測計劃

工程實施后應對工程的運行情況進行監測，其內容包括：噴灌用水水質、水壓、含沙量、pH值等，為工程的養護與維修提供依據。另外，為給今后的噴灌工程提供設計依據還應監測以下內容：①風速、氣溫和相對濕度；②灌水日期和作物的生育期；③作業時間、堵塞和沖洗時間；④計劃灌水定額和單位面積實際灌水量；⑤施肥種類、單位面積施肥量及施肥總量；⑥事故狀況和處理結果等；⑦管道和噴頭的監測。

為了灌區的統一調度管理，萬州區大灌區管理中心配置計算機管理系統和程控交換機通訊系統，利用原有和架設部分郵電線路，可以形成灌區完整的計算機和通訊網絡體系。